CN109520334A - 斜接式海岛用板翅空空冷却器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种斜接式海岛用板翅空空冷却器，属于冷却器技术领域，包括换热芯体、热进封头、热出封头、冷进封头和冷出封头；换热芯体包括若干层热流通道和若干层冷流通道，热流通道与冷流通道交错层叠于一体；换热芯体包括若干个用于连通相邻两层热流通道的热流连接部；热流连接部沿换热芯体的两侧依次错开设置；热流通道依次通过所述热流连接部以串联方式连通，构成单一的热通道。该发明一定程度上减小了现有板翅冷却器进、出封头体积；同时，冷却器芯体整体结构简单，占用空间小，集成强度高，能够在结构紧凑的同时延展冷热流体的换热路径，换热效率高，可以有效降低工业生产成本。

Description

斜接式海岛用板翅空空冷却器

技术领域

本发明涉及冷却器技术领域，特别涉及一种斜接式海岛用板翅空空冷却器。

背景技术

板翅式冷却器结构简单，可靠性强，能够利用冷通道中的冷却介质来对热通道中的待换热介质进行热量交换，实现热流体的冷却，因而在各个领域得到了广泛应用。

对于海岛环境工作的发电机，排气管路释放出的高温压缩空气，需要高效地对其进行冷却，来减缓高温对于发电机组的影响，延长相关组件的使用寿命。由于空冷方式能源消耗少，符合节能减排的环保理念，因此，大多采用空冷方式对高温压缩气体进行降温，即采用海岛环境丰富的冷空气来对发电机组件排气管中的热空气进行冷却。在实践中，空空冷却器一般采用管翅式结构，或由多层布置的冷却管组成，通常各级冷却单元并排安装，带来结构复杂，加工、装配工序多的问题，而且消耗大量钢材资源，制造成本较高。而现有基于板翅式结构的空空冷却器，一般以牺牲冷却器的体积、重量作为代价来换取传热通道延长，提高换热效率的效果，冷却器体积、重量的增加意味着其内部结构的复杂化，同时，也导致所需的设计、生产成本大大增加。

发明内容

本发明提供了一种结构紧凑，材料能源消耗较少的海岛用板翅式空空冷却器，以一定程度上解决现有板翅冷却器工艺复杂的问题，在保证一定的换热能力的同时兼顾了冷却器的轻量化、小体积设计，可大大降低工业生产成本。

为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：

本发明提供的一种斜接式海岛用板翅空空冷却器，包括换热芯体、用于热流体流入的热进封头、用于热流体流出的热出封头、用于冷流体流入的冷进封头和用于冷流体流出的冷出封头；所述换热芯体包括若干层热流通道和若干层冷流通道，所述热流通道与所述冷流通道交错层叠于一体；所述热流通道中热流体流入端为首端，热流体流出端为尾端；相邻两个所述热流通道首端、尾端方向设置相反；所述换热芯体包括若干个用于连通相邻所述热流通道的热流连接部；相邻两个所述热流通道中位于上方的热流通道为上热流通道，位于下方的热流通道为下热流通道；其中，所述上热流通道的尾端与所述下热流通道的首端通过所述热流连接部密闭连通；位于最上方的热流通道的首端与所述热进封头连通，位于最下方的热流通道的尾端与所述热出封头连通；

或者，所述上热流通道的首端与所述下热流通道的尾端通过所述热流连接部密闭连通；位于最下方的热流通道的首端与所述热进封头连通，位于最上方的热流通道的尾端与所述热出封头连通。

本发明提供的斜接式海岛用板翅空空冷却器，优选地，所述冷流通道中冷流体流入端为起端，冷流体流出端为末端；相邻两个所述冷流通道起端、末端方向设置相反；所述换热芯体包括若干个用于连通相邻所述冷流通道的冷流连接部；相邻两个所述冷流通道中位于上方的冷流通道为上冷流通道，位于下方的冷流通道为下冷流通道；其中，所述上冷流通道的末端与所述下冷流通道的起端通过所述冷流连接部密闭连通；位于最上方的冷流通道的起端与所述冷进封头连通，位于最下方的冷流通道的末端与所述冷出封头连通；

或者，所述上冷流通道的起端与所述下冷流通道的末端通过所述冷流连接部密闭连通；位于最下方的冷流通道的起端与所述冷进封头连通，位于最上方的冷流通道的末端与所述冷出封头连通。

本发明提供的斜接式海岛用板翅空空冷却器，优选地，所述热流连接部为具有凹陷空间的密封罩；所述密封罩密封相邻两个所述热流通道；相邻两个所述热流通道通过所述密封部的凹陷空间连通。

本发明提供的斜接式海岛用板翅空空冷却器，优选地，所述密封罩与冷流通道方向垂直的竖直剖面呈向左或向右开口的“凵”形或U形或者形如“匚”的半封闭直角梯形。

本发明提供的斜接式海岛用板翅空空冷却器，优选地，所述热进封头上设置有用于热流体流入的第一进气口；所述第一进气口上还设置有导流管，所述导流管呈葫芦形，所述导流管与所述第一进气口可拆卸连接。

本发明提供的斜接式海岛用板翅空空冷却器，优选地，所述冷进封头上设置有用于冷流体流入的第二进气口和第三进气口，所述冷出封头上设置有用于冷流体排出的第二出气口。

本发明提供的斜接式海岛用板翅空空冷却器，优选地，所述热进封头与所述热出封头均设置于所述换热芯体的同侧，所述热进封头位于所述热出封头的下方。

本发明提供的斜接式海岛用板翅空空冷却器，优选地，所述冷进封头与所述冷出封头均设置于所述换热芯体的同侧，所述冷进封头位于所述冷出封头的上方。

本发明提供的斜接式海岛用板翅空空冷却器，优选地，所述冷流通道中的冷翅片和/或所述热流通道中的热翅片由多种翅片结构组合而成，所述翅片结构包括平直翅片和/或多孔翅片和/或锯齿翅片和/或波纹翅片和/或螺旋翅片和/或矩形波翅片和/或三角波翅片和/或百叶窗状翅片。

上述技术方案具有如下优点或者有益效果：

通过将所有的热流通道和/或所有的冷流通道依次串联连通，能够有效地延展冷热流体在换热芯体中的换热路径，提高换热效率。此外，由于形成了单一的热通道、单一冷通道，能够减小传统进气和出气封头的体积。整体换热芯体结构简单，紧凑性好，满足轻量化设计需求，可以有效降低工业生产成本。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1是本发明实施例1提供的斜接式海岛用板翅空空冷却器的芯体结构示意图；

图2是本发明实施例1提供的斜接式海岛用板翅空空冷却器的芯体结构的又一示意图；

图3是本发明实施例1提供的斜接式海岛用板翅空空冷却器的相邻热流通道剖面示意图；

图4是本发明实施例1提供的斜接式海岛用板翅空空冷却器的相邻热流通道又一剖面示意图；

图5是本发明实施例1提供的斜接式海岛用板翅空空冷却器的斜接设计剖面示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的说明，但是不作为本发明的限定。

实施例1：

如图1～2所示，一种斜接式海岛用板翅空空冷却器，包括换热芯体1、用于热流体流入的热进封头2、用于热流体流出的热出封头3、用于冷流体流入的冷进封头4和用于冷流体流出的冷出封头5；所述换热芯体1包括若干层热流通道11和若干层冷流通道12，所述热流通道11与所述冷流通道12交错层叠于一体；所述热流通道11中热流体流入端为首端，热流体流出端为尾端，相邻两个所述热流通道首端、尾端方向设置相反；所述换热芯体1包括若干个用于连通相邻所述热流通道的热流连接部13；相邻两个所述热流通道中位于上方的热流通道为上热流通道11A，位于下方的热流通道为下热流通道11B(对于相邻热流通道的定义，可参照图3进行理解)；其中，所述上热流通道11A的尾端与所述下热流通道11B的首端通过所述热流连接部13密闭连通；位于最上方的热流通道的首端与所述热进封头2连通，位于最下方的热流通道的尾端与所述热出封头3连通；

或者，所述上热流通道11A的首端与所述下热流通道11B的尾端通过所述热流连接部13密闭连通；位于最下方的热流通道的首端与所述热进封头2连通，位于最上方的热流通道的尾端与所述热出封头3连通。

通过热流连接部将相邻的热流通道依次串联连通，可以兼具结构紧凑性和稳固性、大大节约了换热芯体占据空间，延长热流体在换热芯体中的换热时间和换热路径，有助于提高换热效率。另外，对于热流体的流向，可以按照进热气装置、出热气装置相对于冷却器所处的实际方位来进行布局。例如，可以将热进封头2设置于换热芯体1的左上部，热出封头3设置于换热芯体1的右下部；或者，也可以将热进封头2设置于换热芯体1的左下部，热出封头3设置于换热芯体1的右上部。优选地，可以将热进封头2与热出封头3均设置于所述换热芯体1的同侧(例如，都设置于左侧或都设置于右侧)，能够进一步节省所需要的安装空间，便于冷却器内部及外部系统组件布局的紧凑性。

为了进一步提高冷却器换热效率，如图1～2所示，可以采用与延展热流通道类似的策略，对传统的冷流通道长度进一步延长。具体地，可采取如下思路：所述冷流通道12中冷流体流入端为起端，冷流体流出端为末端；相邻两个所述冷流通道12起端、末端方向设置相反；所述换热芯体1还包括若干个用于连通相邻所述冷流通道12的冷流连接部16；相邻两个所述冷流通道12中位于上方的冷流通道为上冷流通道，位于下方的冷流通道为下冷流通道；其中，上冷流通道的末端与下冷流通道的起端通过冷流连接部16密闭连通；位于最上方的冷流通道的起端与冷进封头4连通，位于最下方的冷流通道的末端与冷出封头5连通。或者，上冷流通道的起端与下冷流通道的末端通过冷流连接部16密闭连通；位于最下方的冷流通道的起端与冷进封头4连通，位于最上方的冷流通道的末端与冷出封头5连通。

热流通道与冷流通道均延展成为单一的热通道、单一的冷通道，集成于小体积的换热芯体上，取得了换热性能和紧凑结构的双赢。同样地，对于冷流体流向的设计，可以依据冷风进出的位置相对于冷却器的方位进行布局，优选地，可以将冷进封头4与冷出封头5均设置于换热芯体1的同侧，即可以将热进封头、热出封头均设置于换热芯体的前侧或均设置于换热芯体的后侧，来进一步地节省安装空间。

对于热流连接部13的设计，需要考虑将相邻两个热流通道(上热流通道11A、下热流通道11B)的流道进行连通；同时，也要防止热流体从板翅冷却器中泄露，进而影响换热效果。优选地，可以采用如图3～5所示的具有凹陷空间的密封罩131；密封罩131的结构只要能够密封相邻两个热流通道且相邻两个热流通道能够通过密封罩的凹陷空间进行热流传递即可。为了设计简单和结构紧凑考虑，可以将密封罩131设计为竖直剖面(以下竖直剖面均指与冷流体进入方向垂直的竖直方向的剖面)呈左或右开口的“凵”形结构(参见图3)；也可以将热流连接部13的密封罩131设置为剖面呈向左或向右开口的U形(参见图4)。相对于“凵”形，U形结构可以一定程度上减缓流体转弯时对连接部造成的冲击。如此一来，热流体能够沿着弯折的流道，实现立体空间内的热量交换。

对于有些应用场合，需要将冷却器外壳设计成为不规则的带有局部倾斜的形状，以实现某个方位上的外部安装避位，但对于外壳进行适应性倾斜设计的同时，又不愿意以减小换热芯体的大小、牺牲内部的换热空间作为代价。这时，可以考虑将原始换热芯体中某个或某几个热流连接部的侧边设计为与外壳倾斜度一致的倾斜板，即可以将某段倾斜区域中涉及的热流连接部设计为由倾斜板、水平板和竖直板围合而成的密封罩结构，例如，如图5所示的竖直剖面形如“匚”的半封闭直角梯形的结构，斜边斜率与冷却器壳体倾斜区域斜率一致，在此不予赘述。

对于冷流连接部16，也可采取密封罩的形式，实现冷流通道的串联。对于密封罩的固定，可以将其分别固定于相邻热流通道(或相邻冷流通道)的隔板上，实现相邻热流通道(或相邻冷流通道)的密闭连通。例如，可通过钎焊工艺将密封罩分别固定在上热流通道的上隔板和下热流通道的下隔板上，钎焊工艺对于本领域技术人员是清楚的，在此不予赘述。对于热流连接部和冷流连接部的细节化设计，可以更为具体化，例如，可以在连接部内设置导流单元，对热气流、冷气流进行引导；还可以在其中设置翅片，增强热流或冷流连接部内的传散热效率，例如，可以设置顺着气流方向延伸或螺旋的翅片结构来兼顾流体引导和传热的双赢；还可在连接部内设置一定的缓流单元，防止流体运动过快对连接部造成冲击，在此不予赘述。

本发明实施例1提供的斜接式海岛用板翅空空冷却器，如图1所示，热进封头2上设置有用于热流体流入的第一进气口21，热出封头3上设置有用于热流体流出的第一出气口31。所述第一进气口21上还可以设置一段葫芦形导流管(未在附图中体现)，用来减缓高温气体对换热芯体的冲击；葫芦形导流管可以设计成与发电机组排气管、第一进气口都可拆卸连接的形式，一方面能够在排气管长度较短的情况下延长连接管路，另一方面能够作为一段缓冲单元减缓对热进封头及热流通道的损害，热流体可以沿排气管经过导流部进入第一进气口，便于根据应用场合调整安装方式，有助于提高封头寿命。

如图1所示，冷进封头4上可以设置用于冷流体流入的第二进气口41和第三进气口42，冷出封头5上设置有用于冷流体排出的第二出气口51。设置第二进气口41和第三进气口42这两个进气口是为了实现更好地换热，更高效地将换热芯体中的热量带出芯体。在实际操作过程中，还可以根据实际功率和换热要求选择性地启用其中一组或多组冷风输送。

进一步地，可以在热进封头2与热出封头3均设置于换热芯体1的同侧的基础上，将热进封头2设置于热出封头3的下方。如前所述，同一侧安装，可以达到进一步节省内外安装空间的效果，而将热出封头3设置于热进封头2上部，能够让热气流由下至上运动，形成一定的向上阻力，促使换热过程更加充分；同时，也能够一定程度上减缓热气流对芯体的冲击作用。

同样地，由于冷流通道与热流通道交错层叠放置，因此，可以将冷进封头4与冷出封头5均设置于换热芯体1的同一侧的基础上，将冷进封头4设置于冷出封头5的上部，这样可以使冷空气更顺畅地进入芯体，迅速带走热流，实现热量交换；同时，冷进-冷出方向与热进-热出的布局方向相反，能够增大热流体出口处的温差，增强换热效率。

本发明提供的实施例1主要是从延展换热通道的长度这一角度对现有板翅式换热器作出了改进，未对冷通道和热通道中的翅片结构作太具体说明。但是，值得注意的是，实施例1中所提及的冷通道中的冷翅片、所述热通道中的热翅片、及冷流连接部、热流连接部中都可以预先设计好翅片结构，优选地，可以利用多种翅片结构进行组合设计，即翅片可以包括平直翅片、多孔翅片、锯齿翅片、波纹翅片、螺旋翅片、矩形波翅片、三角波翅片、百叶窗状等翅片结构中的任意一种或者是采用多种翅片进行分段式组合，结合不同翅片的优势，进一步增大换热面积，来满足换热要求，在此不予赘述。

在使用本发明实施例1提供的斜接式海岛用板翅空空冷却器时，将输出热流体的排气管通过一段导流管与冷却器左下方热进封头2上的第一进气口相连，热流体能够从冷却器最下层的热流通道经过若干个热流连接部13顺次向上流经所有热流通道11，而后从冷却器左上方的热出封头3第一出气口31排出。与此同时，源源不断的冷流体从冷却器前侧上部冷进封头4上的第二进气口41、第三进气口42流入最上层冷流通道，然后经过若干冷流连接部16，冷流体依次流径所有冷流通道12，最后从换热器底部的冷出封头5第二出气口51排出。在此过程中，热流通道中的热流体与冷流通道及板翅冷却器中的翅片发生高效的热量交换，热流体能够得到充分冷却。

本领域技术人员应该理解，本领域技术人员结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，在此不予赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种斜接式海岛用板翅空空冷却器，其特征在于，包括换热芯体、用于热流体流入的热进封头、用于热流体流出的热出封头、用于冷流体流入的冷进封头和用于冷流体流出的冷出封头；所述换热芯体包括若干层热流通道和若干层冷流通道，所述热流通道与所述冷流通道交错层叠于一体；所述热流通道中热流体流入端为首端，热流体流出端为尾端；相邻两个所述热流通道首端、尾端方向设置相反；所述换热芯体包括若干个用于连通相邻所述热流通道的热流连接部；相邻两个所述热流通道中位于上方的热流通道为上热流通道，位于下方的热流通道为下热流通道；

其中，所述上热流通道的尾端与所述下热流通道的首端通过所述热流连接部密闭连通；位于最上方的热流通道的首端与所述热进封头连通，位于最下方的热流通道的尾端与所述热出封头连通；

或者，所述上热流通道的首端与所述下热流通道的尾端通过所述热流连接部密闭连通；位于最下方的热流通道的首端与所述热进封头连通，位于最上方的热流通道的尾端与所述热出封头连通。

2.如权利要求1所述的斜接式海岛用板翅空空冷却器，其特征在于，所述冷流通道中冷流体流入端为起端，冷流体流出端为末端；相邻两个所述冷流通道起端、末端方向设置相反；所述换热芯体包括若干个用于连通相邻所述冷流通道的冷流连接部；相邻两个所述冷流通道中位于上方的冷流通道为上冷流通道，位于下方的冷流通道为下冷流通道；

其中，所述上冷流通道的末端与所述下冷流通道的起端通过所述冷流连接部密闭连通；位于最上方的冷流通道的起端与所述冷进封头连通，位于最下方的冷流通道的末端与所述冷出封头连通；

或者，所述上冷流通道的起端与所述下冷流通道的末端通过所述冷流连接部密闭连通；位于最下方的冷流通道的起端与所述冷进封头连通，位于最上方的冷流通道的末端与所述冷出封头连通。

3.如权利要求1所述的斜接式海岛用板翅空空冷却器，其特征在于，所述热流连接部为具有凹陷空间的密封罩；所述密封罩密封相邻两个所述热流通道；相邻两个所述热流通道通过所述密封罩的凹陷空间连通。

4.如权利要求3所述的斜接式海岛用板翅空空冷却器，其特征在于，所述密封罩与冷流体进入方向垂直的竖直剖面呈向左或向右开口的“凵”形或U形或者形如“匚”的半封闭直角梯形。

5.如权利要求4所述的斜接式海岛用板翅空空冷却器，其特征在于，所述热进封头上设置有用于热流体流入的第一进气口；所述第一进气口上还设置有导流管，所述导流管呈葫芦形，所述导流管与所述第一进气口可拆卸连接。

6.如权利要求5所述的斜接式海岛用板翅空空冷却器，其特征在于，所述冷进封头上设置有用于冷流体流入的第二进气口和第三进气口，所述冷出封头上设置有用于冷流体排出的第二出气口。

7.如权利要求6所述的斜接式海岛用板翅空空冷却器，其特征在于，所述热进封头与所述热出封头均设置于所述换热芯体的同侧，所述热进封头位于所述热出封头的下方。

8.如权利要求7所述的斜接式海岛用板翅式空空冷却器，其特征在于，所述冷进封头与所述冷出封头均设置于所述换热芯体的同侧，所述冷进封头位于所述冷出封头的上方。

9.如权利要求1～8任一所述的斜接式海岛用板翅式空空冷却器，其特征在于，所述冷流通道中的冷翅片和/或所述热流通道中的热翅片由多种翅片结构组合而成，所述翅片结构包括平直翅片和/或多孔翅片和/或锯齿翅片和/或波纹翅片和/或螺旋翅片和/或矩形波翅片和/或三角波翅片和/或百叶窗状翅片。